Бэкенд-разработка — жизненно важный аспект веб-разработки, включающий создание и управление логикой, функциональностью и данными веб-сайта или приложения. Бэкенд-разработчики занимаются написанием кода, который взаимодействует с интерфейсом, сервером и базой данных, обеспечивая при этом безопасность, масштабируемость, надежность и эффективность.

Тем не менее, разработка бэкенда выходит за рамки только конечных точек API. Хотя конечные точки API имеют решающее значение для веб-приложений, они являются лишь частью того, что бэкэнд-разработчики должны понимать и обрабатывать.

Давайте программировать!

Выбор и использование внутреннего языка программирования и фреймворка

Бэкенд-разработчики сталкиваются с важным первоначальным выбором языка программирования и фреймворка для своего проекта. Такие варианты, как .NET, Java, Python, Go, PHP, Ruby, Node.js, Django, Laravel, Spring Boot, Rails, Express.js и другие, предлагают уникальные преимущества и недостатки, включая производительность, масштабируемость, популярность, кривую обучения. , документация и поддержка сообщества.

Чтобы преуспеть в своей роли, бэкэнд-разработчик должен тщательно выбрать язык и структуру, которые соответствуют потребностям, предпочтениям и навыкам его проекта. Мастерство включает в себя изучение синтаксиса, функций, библиотек, инструментов и лучших практик выбранной ими технологии, а также возможность оставаться в курсе последних тенденций.

Работа с базами данных и структурами данных

Еще одним важным аспектом разработки бэкенда является работа с базами данных и структурами данных. Базы данных — это место, где хранятся и извлекаются данные веб-сайта или приложения. Структуры данных — это способ организации данных и управления ими в памяти. Бэкэнд-разработчик должен знать, как проектировать, создавать, запрашивать, обновлять и удалять базы данных и структуры данных в соответствии с потребностями своего проекта.

Существует два основных типа баз данных: реляционные базы данных (например, Microsoft SQL Server, MySQL, PostgreSQL, Oracle) и нереляционные базы данных (например, MongoDB, Cassandra, Redis). Реляционные базы данных хранят данные в таблицах с предопределенными схемами и отношениями, тогда как нереляционные базы данных хранят данные в коллекциях с гибкими схемами и без фиксированных отношений. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки в зависимости от конкретного случая использования.

Для бэкэнд-разработчика при выборе правильной базы данных необходимо учитывать такие факторы, как масштабируемость, производительность, согласованность и доступность. Им также необходимо научиться взаимодействовать с выбранной базой данных либо через систему управления базами данных (СУБД) с SQL-запросами, либо с помощью инструмента объектно-реляционного отображения (ORM), который сопоставляет таблицы базы данных с объектами языка программирования.

Проектирование и реализация API

Как упоминалось ранее, API-интерфейсы (интерфейсы прикладного программирования) служат интерфейсами, которые обеспечивают связь между интерфейсом и сервером и обмен данными, что делает их важными для веб-приложений для подключения различных системных компонентов. Бэкенд-разработчики должны понимать, как проектировать и внедрять API, которые будут безопасными, надежными, эффективными и удобными для пользователя.

Существуют различные типы API, в том числе API RESTful (передача состояния представления), API GraphQL (язык запросов графа) и API SOAP (простой протокол доступа к объектам). API-интерфейсы RESTful используют методы HTTP (например, GET, POST, PUT, DELETE) и формат JSON для обмена данными, в то время как API-интерфейсы GraphQL используют язык запросов и схему для определения и выборки данных. С другой стороны, API-интерфейсы SOAP используют формат XML и протокол для обмена данными.

Бэкэнд-разработчику необходимо выбрать тип API, который соответствует потребностям его проекта, таким как гибкость, производительность, сложность и т. д. Ему также необходимо научиться использовать инфраструктуру API или библиотеку для создания и управления их API. Платформа API или библиотека — это программное обеспечение, предоставляющее инструменты и функции для упрощения разработки API. Некоторыми примерами фреймворков и библиотек API являются Django REST Framework, Flask-RESTful, Express.js, GraphQL.js и т. д.

Управление серверами и средами хостинга

Бэкенд-разработка также включает в себя управление серверами и средами хостинга, которые отвечают за выполнение бэкэнд-кода и обработку внешних запросов. Бэкэнд-разработчики должны понимать, как настраивать, развертывать и обслуживать серверы и среды хостинга в соответствии с требованиями своего проекта.

Существуют различные типы серверов и хостинговых сред, в том числе локальные серверы (работающие на компьютере разработчика или в сети), облачные серверы (предоставляемые поставщиками облачных услуг, такими как Microsoft Azure, AWS, Google Cloud Platform), выделенные серверы (арендованные исключительно для проекта). ) и общие серверы (общие для нескольких проектов от разных разработчиков).

Бэкэнд-разработчику необходимо выбрать сервер и среду хостинга, соответствующие требованиям его проекта, таким как стоимость, масштабируемость, безопасность, надежность и т. д. Ему также необходимо научиться использовать инструмент управления сервером или платформа как услуга (PaaS) для настройки и управления своими серверами и средами хостинга. Инструмент управления сервером или PaaS — это программное обеспечение, которое предоставляет функции и возможности для упрощения администрирования серверов и сред хостинга. Некоторыми примерами инструментов управления сервером и PaaS являются cPanel, Heroku, Firebase и т. д.

Тестирование и отладка внутреннего кода

Тестирование и отладка являются важными навыками для бэкэнд-разработчика. Тестирование включает в себя проверку того, работает ли серверный код так, как задумано, и соответствует ли он спецификациям проекта. Отладка влечет за собой выявление и исправление ошибок или багов во внутреннем коде. Бэкэнд-разработчики должны быть опытными в обеих областях, чтобы обеспечить надежность и производительность своего кода.

Для серверной разработки доступны различные методы и инструменты тестирования, в том числе модульное тестирование (оценка отдельных компонентов или функций), интеграционное тестирование (оценка взаимодействия компонентов), функциональное тестирование (проверка требований проекта и ожиданий пользователей), тестирование производительности (измерение реакции кода в различных условиях). ) и тестирование безопасности (оценка защиты кода от атак или несанкционированного доступа).

Бэкэнд-разработчику необходимо выбрать метод и инструмент тестирования, которые соответствуют потребностям его проекта, например обеспечение качества, повышение эффективности, предотвращение ошибок и т. д. Ему также необходимо научиться использовать инфраструктуру тестирования или библиотека для создания и запуска своих тестов. Платформа тестирования или библиотека — это программное обеспечение, которое предоставляет функции и возможности для упрощения разработки тестов.

Некоторыми примерами фреймворков и библиотек для тестирования являются PyTest, Mocha, Jest и т. д.

Взаимодействие с фронтенд-разработчиками и другими заинтересованными сторонами

Одним из навыков, которым должен обладать бэкэнд-разработчик, является сотрудничество с разработчиками внешнего интерфейса и другими заинтересованными сторонами. Разработчики внешнего интерфейса — это те, кто создает и поддерживает пользовательский интерфейс и пользовательский интерфейс веб-сайта или приложения. Другие заинтересованные стороны — это те, кто имеет интерес или роль в проекте, например, клиенты, пользователи, менеджеры, дизайнеры и т. д. Бэкэнд-разработчик должен знать, как общаться и сотрудничать с ними эффективно и действенно.

Сотрудничество имеет решающее значение в веб-разработке, чтобы привести проект в соответствие с ожиданиями заинтересованных сторон, свести к минимуму недопонимание, конфликты и ошибки. Бэкенд-разработчики должны использовать инструменты и методы совместной работы для беспрепятственной работы с фронтенд-разработчиками и другими заинтересованными сторонами, способствуя эффективной командной работе:

  • Системы контроля версий. Это инструменты, которые позволяют нескольким разработчикам работать над одной и той же кодовой базой без перезаписи или потери изменений друг друга. Они также предоставляют такие функции, как ветвление, слияние, фиксация, отправка, извлечение и т. д. для управления различными версиями кода. Некоторыми примерами систем контроля версий являются Git, SVN, Mercurial и т. д.
  • Редакторы кода и IDE. Это инструменты, которые позволяют разработчикам писать, редактировать, запускать и отлаживать свой код. Они также предоставляют такие функции, как подсветка синтаксиса, завершение кода, форматирование кода, рефакторинг кода и т. д. для улучшения качества и удобочитаемости кода. Некоторыми примерами редакторов кода и IDE являются Visual Studio Code, Sublime Text, PyCharm, Eclipse и т. д.
  • Инструменты проверки кода. Это инструменты, которые позволяют разработчикам проверять код друг друга и оставлять отзывы и предложения по улучшению. Они также предоставляют такие функции, как комментирование, оценка, утверждение, отклонение и т. д., чтобы облегчить процесс проверки кода. Некоторыми примерами инструментов проверки кода являются GitHub, Bitbucket, GitLab и т. д.
  • Средства общения.Средства общения упрощают взаимодействие между разработчиками и другими заинтересованными сторонами посредством текстовых, голосовых или видеосообщений. Они предлагают различные функции, включая чаты, каналы, прямые сообщения и многое другое, для эффективной организации и управления общением. Примеры таких инструментов включают Slack, Discord, Zoom, Skype и Microsoft Teams.
  • Инструменты управления проектами. Это инструменты, которые позволяют разработчикам планировать, отслеживать и управлять задачами и ходом выполнения своих проектов. Они также предоставляют такие функции, как доски, списки, карточки, временные шкалы, календари, диаграммы и т. д., для визуализации и мониторинга состояния проекта. Некоторыми примерами инструментов управления проектами являются Trello, Asana, Jira, Azure DevOps, GitHub и т. д.

Системы обмена сообщениями

Еще один навык, которым должен обладать бэкэнд-разработчик, — это работа с системами обмена сообщениями. Системы обмена сообщениями — это инструменты, обеспечивающие асинхронную связь между различными компонентами системы, такими как службы, приложения, устройства и т. д. Они позволяют отправлять и получать сообщения, содержащие данные или команды, не требуя прямого подключения или синхронного ответа.

Системы обмена сообщениями полезны для серверной разработки, поскольку они позволяют:

  • Развязка. Системы обмена сообщениями уменьшают зависимости и связь между различными компонентами системы, делая их более модульными и гибкими.
  • Масштабируемость. Системы обмена сообщениями позволяют увеличивать или уменьшать количество компонентов системы, не влияя на связь или производительность.
  • Надежность. Системы обмена сообщениями предоставляют такие функции, как сохранение сообщений, гарантии доставки, повторные попытки, подтверждения и т. д., чтобы гарантировать правильную и надежную доставку и обработку сообщений.
  • Производительность. Системы обмена сообщениями повышают производительность и скорость отклика системы, обеспечивая параллельную и одновременную обработку сообщений.

Системы обмена сообщениями бывают разных типов: брокеры сообщений, очереди сообщений и шины сообщений. Брокеры сообщений действуют как посредники между производителями и потребителями, предлагая такие функции, как маршрутизация и фильтрация. Очереди сообщений хранят сообщения в порядке FIFO до их использования с такими функциями, как буферизация и балансировка нагрузки. Шины сообщений соединяют компоненты системы через общий канал связи, предлагая возможности широковещания и подписки.

Бэкэнд-разработчики должны выбрать систему обмена сообщениями, которая соответствует требованиям их проекта, включая задержку, пропускную способность и доступность. Им также следует ознакомиться с платформами или библиотеками обмена сообщениями, такими как Apache Qpid, Apache ActiveMQ Artemis и Apache Kafka, чтобы упростить разработку системы.

Безопасность

Еще один навык, которым должен обладать бэкэнд-разработчик, — это обеспечение безопасности своего бэкэнд-кода и данных. Безопасность — это процесс защиты внутреннего кода и данных от несанкционированного доступа, модификации или раскрытия. Это важно для серверной разработки, поскольку обеспечивает конфиденциальность, целостность и доступность серверного кода и данных.

Безопасность включает в себя различные аспекты, такие как:

  • Аутентификация. Аутентификация — это процесс проверки личности пользователя или компонента, пытающегося получить доступ к серверному коду или данным. Обычно это включает предоставление учетных данных, таких как имя пользователя и пароль, токены, сертификаты и т. д.
  • Авторизация. Авторизация — это процесс предоставления или отказа в правах доступа к серверному коду или данным на основе личности и роли пользователя или компонента. Обычно это включает в себя определение политик и правил, определяющих, какие действия могут выполняться кем и с какими ресурсами.
  • Шифрование. Шифрование — это процесс преобразования внутреннего кода или данных в нечитаемую форму с использованием алгоритма и ключа. Обычно это включает шифрование данных в состоянии покоя (в хранилище) или в пути (при передаче) для предотвращения несанкционированного доступа или модификации.
  • Хеширование.Хеширование — это процесс создания строки фиксированной длины из внутреннего кода или данных с использованием алгоритма. Обычно это включает в себя хеширование паролей или других конфиденциальных данных, чтобы предотвратить их сохранение в виде простого текста или их сравнение без раскрытия.
  • Ведение журнала. Ведение журнала — это процесс записи событий и действий, происходящих в коде или данных серверной части. Обычно это включает создание файлов журнала или записей, содержащих такую ​​информацию, как дата, время, источник, место назначения, действие, результат и т. д.
  • Аудит. Аудит — это процесс просмотра и анализа журналов и записей, созданных в процессе ведения журнала. Обычно это включает в себя проверку аномалий, ошибок, нарушений или нарушений в коде или данных серверной части.

Бэкенд-разработчик должен использовать различные инструменты и методы безопасности для реализации этих аспектов в своем бэкэнд-коде и данных. Некоторые примеры инструментов и методов обеспечения безопасности:

  • Веб-токены JSON (JWT). JWT — это открытый стандарт для создания и проверки токенов, содержащих утверждения или информацию о пользователе или компоненте. Их можно использовать для аутентификации и авторизации в RESTful API.
  • SSL/TLS: SSL (Secure Sockets Layer) и TLS (Transport Layer Security) — это протоколы, обеспечивающие шифрование и аутентификацию данных при передаче. Их можно использовать для защиты связи между серверной частью и интерфейсом или другими компонентами с использованием HTTPS (протокол безопасной передачи гипертекста).
  • bcrypt:bcrypt – это алгоритм хеширования, разработанный для того, чтобы быть медленным и устойчивым к атакам грубой силы. Его можно использовать для хеширования паролей или других конфиденциальных данных перед их сохранением в базе данных или их сравнением для проверки.
  • Log4j. Log4j — это платформа ведения журналов, которая предоставляет функции и функции для создания и управления файлами журналов или записями. Его можно использовать для регистрации событий и действий, происходящих во внутреннем коде или данных.
  • ELK Stack.ELK Stack представляет собой комбинацию трех инструментов с открытым исходным кодом: Elasticsearch, Logstash и Kibana. Elasticsearch — это поисковая и аналитическая система, которая хранит и индексирует данные журналов. Logstash — это конвейер обработки данных, который собирает, анализирует и преобразует данные журналов. Kibana — это инструмент визуализации и приборной панели, который отображает и анализирует данные журналов. Стек ELK можно использовать для аудита журналов и записей, созданных в процессе ведения журнала.

Кэширование

Еще один навык, которым должен обладать бэкенд-разработчик, — использование методов кэширования. Кэширование — это процесс хранения часто используемых или недавно использованных данных в быстром и временном месте хранения, например в памяти или на диске. Это полезно для серверной разработки, поскольку повышает производительность и эффективность внутреннего кода и данных.

Кэширование включает различные аспекты, например:

  • Типы кэша: кэш приложения, кэш базы данных и веб-кэш. Кэш приложения находится внутри внутреннего приложения и хранит переменные, массивы и объекты. Кэш базы данных находится в системе базы данных и хранит результаты запросов и индексы. Веб-кэш, с другой стороны, существует вне серверного приложения или системы базы данных и включает в себя прокси, CDN (сети доставки контента), браузеры и многое другое.
  • Стратегии кэширования. Существуют различные стратегии кэширования данных, такие как кэширование, сквозное чтение, сквозная запись, отложенная запись и т. д. кешировать перед запросом базы данных. Если данных нет в кеше, он извлекает их из базы данных и сохраняет в кеше для будущего использования. Сквозное чтение — это стратегия, при которой серверное приложение сначала запрашивает кэш, а затем базу данных. Если данных нет в кеше, он извлекает их из базы данных и автоматически обновляет кеш. Сквозная запись — это стратегия, при которой серверное приложение одновременно записывает данные как в кэш, так и в базу данных. Отложенная запись — это стратегия, при которой серверное приложение сначала записывает данные в кеш, а затем асинхронно записывает их в базу данных.
  • Политики кэширования. Существуют различные политики управления кэшированными данными, такие как LRU (наиболее редко используемые), LFU (наименее часто используемые), FIFO (первым поступил – первым обслужен) и т. д. политика, при которой кэшированные данные, к которым не обращались в течение длительного времени, удаляются первыми, когда кэш заполнен. LFU — это политика, при которой кэшированные данные, к которым обращались наименьшее количество раз, удаляются первыми, когда кэш заполнен. FIFO — это политика, при которой кэшированные данные, которые хранились дольше всего, удаляются первыми, когда кэш заполнен.

Бэкэнд-разработчик должен использовать различные инструменты и методы кэширования для реализации этих аспектов в своем бэкэнд-коде и данных. Некоторые примеры инструментов и методов кэширования:

  • Redis. Redis — это хранилище структур данных в памяти с открытым исходным кодом, которое можно использовать в качестве базы данных, кэша или брокера сообщений. Он поддерживает различные типы данных, такие как строки, списки, наборы, хэши и т. д. Он также предоставляет такие функции, как репликация, транзакции, публикация/подписка и т. д.
  • Memcached. Memcached — это система кэширования распределенной памяти с открытым исходным кодом, которую можно использовать для ускорения работы динамических веб-приложений путем кэширования данных и объектов в памяти. Он поддерживает простые пары ключ-значение и предоставляет такие функции, как сегментирование, истечение срока действия и т. д.
  • Varnish: Varnish — это ускоритель веб-приложений с открытым исходным кодом, который можно использовать для кэширования HTTP-запросов и ответов между серверной частью и интерфейсом или другими компонентами. Он поддерживает различные протоколы, такие как HTTP, HTTPS, WebSocket и т. д. Он также предоставляет такие функции, как балансировка нагрузки, сжатие, политики кэширования и т. д.

Вот так, ребята! Надеюсь моя статья поможет вам в вашем бизнесе

Спасибо, что прочитали это! Ждем ваших комментариев и предложений 😎✌